生物物理学研究的一些前沿问题

生命科学是 2 1世纪的带头学科 .未来生物学研究将向微观和宏观 ,即最基本的和最复杂的两极发展 ,代表性的学科是分子生物学和脑科学 .生物物理学是生命科学的重要组成部分 .国际上越来越多的物理学家参加到生命科学研究队伍中 ,在研究方法上正经历从以分析为主转向分析与综合相结合 .当前生物物理学研究的一些前沿问题包括 :(1 )结构生物物理和生物信息学 ;(2 )单分子生物物理 ;(3)细胞的信号传导网络 ;(4)神经和脑科学 ;(5)

大黄蒽醌类衍生物对大鼠类风湿关节炎模型滑膜细胞的影响

目的类风湿关节炎(rheumatoid arthritis,RA)属于自身免疫性疾病。其主要表现为关节滑膜细胞增生、衬里层增厚、多种炎性细胞浸润、血管翳形成,以及软骨和骨组织的破坏,最终导致关节畸形和功能丧失,其中滑膜细胞的类肿瘤样增生在类风湿关节炎的发病过程中起重要作用。大黄素、大黄酸、芦荟大黄素是中药大黄有效成份,文献研究表明,该类药物有抑制多种肿瘤细胞增生的作用,但对滑膜细胞的作用未见报道,笔者研究了大黄素、大黄酸、芦荟大黄素对类风湿关节炎模型大鼠的滑膜细胞增生的影响。

新型生物材料γ-聚谷氨酸(综述)

γ-聚谷氨酸简介1937年Ivanovics等发现炭疽芽孢杆菌中含有γ-聚谷氨酸(γ-PGA),它是由单个谷氨酸分子在γ-羟基和α-氨基形成的酞胺键而连接成的多聚体,为水溶性的酞胺化合物。

肺正常组织与癌变组织的表面增强拉曼光谱

采用共焦显微拉曼光谱进行肺正常组织与癌变组织的表面增强拉曼光谱测试,拉曼位移测试范围为300～1700cm-1。根据得到的肺正常和癌变组织的表面增强拉曼光谱,对比分析了两者的特点与差异。选取蛋白质主链构象中构象不灵敏的CH2弯曲振动在1454cm-1的谱线为内标,发现相比肺正常组织,癌变组织蛋白质主链中酰胺Ⅲ和酰胺Ⅰ谱带的有序构象明显减少,对α螺旋和无规则卷曲的损伤比较严重,β回折几乎消失,而骨架C—N,C—C伸缩振动却出现了与前2个谱带截然相反的状况,有序构象显著增加,蛋白质侧链构象变化与主链相比则相对复杂;DNA的骨架磷酸基团、脱氧核糖、磷酸-脱氧核糖和碱基的含量总体呈增加趋势;RNA的情况与DNA类似;磷脂的链内纵向有序性参数明显下降。

臭氧对胎牛血清氧化损伤的表面增强拉曼光谱

对实验室细胞培养用的国产胎牛血清在臭氧作用前后进行了表面增强拉曼光谱测试,范围200～1800cm-1。发现臭氧作用1h后拉曼谱线强度大大减弱,作用3h后谱线强度进一步减弱,但减弱的程度明显减慢,说明臭氧氧化作用具有快速的特点。臭氧作用下蛋白质主链的有序构象(α-螺旋,β折叠)明显减少,对β折叠的损伤更为严重,β回折几乎消失。芳香族氨基酸和半胱氨酸侧链在臭氧作用下氧化损伤非常明显。这些特征谱线的变化,反映了臭氧的氧化作用使蛋白质变性,构象变化以及降解。

大黄酸对大鼠类风湿关节炎模型炎性细胞功能的影响

目的类风湿性关节炎(rheumatoid arthritis,RA)是一种慢性进行性的自身免疫性疾病,病变的关节腔内有大量淋巴细胞、巨噬细胞等炎性细胞浸润,这些炎性细胞释放炎性介质,激活机体自身免疫,因此抑制炎性细胞趋化和炎性因子的释放是治疗类风湿性关节炎的重要环节。大黄酸是中药大黄有效抗炎成分之一,以前的研究结果也表明,该药物有抑制免疫细胞炎性介质释放的作用,笔者主要研究大黄酸对以胶原介导的大鼠类风湿关节炎模型中巨噬细胞和淋巴细胞功能的影响。方法用Ⅱ型胶原诱导大鼠产生类风湿关节炎,提取病变模型大鼠腹腔巨噬细胞、脾淋巴细胞,采用Griess液检测巨噬细胞释放NO的作用,应用Boyden小室检测淋巴细胞的趋化能力。

大黄素甲醚影响巨噬细胞[Ca^(2+)]_i变化和TNF-α释放的作用特征

应用L929细胞系和MTT法检测TNF-α量,同时用细胞[Ca2+]i荧光图像分析系统检测单细胞[Ca2+]i变化动力学,以研究大黄素甲醚(physcion,Phy)对正常的和细菌脂多糖(LPS)刺激的大鼠腹腔巨噬细胞(PMψ)释放肿瘤坏死因子(TNF-α)和[Ca2+]i动态变化的影响。结果显示,大黄素甲醚对正常PMψ能适度促进其释放TNF-α和升高[Ca2+]i,两种效应都随药物浓度增加而增强;同时,大黄素甲醚显著抑制LPS刺激的PMψ过度释放TNF-α和升高[Ca2+]i,而两种抑制效应则随着药物浓度的增加而迅速衰减。以上结果说明,大黄素甲醚对PMψ释放TNF-α和升高[Ca2+]i表现出双向调节作用,但其活化正常细胞免疫功能与抑制失控释放炎性细胞因子的剂量依赖关系相反。研究表明,大黄素甲醚调节PMψ的[Ca2+]i变化可能是其调控细胞释放TNF-α的信号传导通路中的重要环节。

正常人深呼吸对心率变异性的影响

心率变异作为一种间接评价心脏自主神经功能的分析方法,受到多种因素的影响,呼吸便是其中一个重要因素。文章通过心电图RR间期(RRI)序列,就呼吸对心率变异性的影响进行了时域、频域和非线性动力学分析。统计发现,深呼吸时RR平均间期变小,间期标准差(SDNN)变大,功率谱中低频成分(LF)增加,平衡比(LF／HF)变大,复杂度减小。结果表明,深呼吸可以使交感神经兴奋性增加,加快心跳频率,影响自主神经平衡,而RRI序列复杂度的减小可能与此时呼吸成为自主神经系统的主要调制因素有关。

甘氨酸对内毒素刺激大鼠腹腔巨噬细胞释放TNF-α和升高[Ca^(2+)]_i的抑制作用特征

利用TNF-α敏感的细胞系L929,用MTT法检测细胞释放TNF-α的量和用单细胞钙荧光成像系统检测[Ca2+]i变化动力学,研究甘氨酸对内毒素(LPS)刺激的大鼠腹腔巨噬细胞(PMψ)释放肿瘤坏死因子α(TNF-α)和升高[Ca2+]i的影响。结果显示,LPS剂量依赖性的刺激PMψ[Ca2+]i呈单峰状升高。甘氨酸对正常PMψ基本无激活作用而能显著抑制LPS刺激PMψ过度释放TNF-α和升[Ca2+]i,两种效应都呈现相似的剂量依赖性,其对[Ca2+]i升高的抑制作用主要表现为抑制胞外钙内流。结果表明,甘氨酸通过抑制LPS刺激的PMψ胞外钙内流抑制[Ca2+]i升高,是其抑制LPS刺激PMψ过度释放TNF-α的信号传导的关键环节。

芦荟大黄素影响巨噬细胞升高[Ca^(2+)]_i和释放TNF-α的作用特征

应用MTT法检测肿瘤坏死因子(TNF-α)量,同时利用细胞钙离子成像分析系统检测单细胞内自由钙离子浓度([Ca2+]i)的动态变化,来研究芦荟大黄素(aloe-emodin)对正常的和细菌脂多糖(LPS)刺激的大鼠腹腔巨噬细胞(PMψ)释放TNF-α和[Ca2+]i的影响。结果显示,芦荟大黄素可较强活化正常PMψ释放TNF-α,同时诱发正常PMψ[Ca2+]i呈振荡式变化,[Ca2+]i变化主要来源于胞外钙内流。药物升高细胞[Ca2+]i和促进TNF-α释放都随其浓度增加而增强。芦荟大黄素对LPS刺激的PMψ的影响有较复杂的剂量依赖性特征:低浓度芦荟大黄素(10-7 mol／L、10-6 mol／L)抑制LPS诱发的[Ca2+]i升高和TNF-α的释放;10-5 mol／L的芦荟大黄素则对LPS诱发的[Ca2+]i峰及TNF-α释放量没有明显影响。以上结果说明,芦荟大黄素对PMψ释放FNF-α和升高[Ca2+]i表现出双向调节作用,但其活化正常PMψ和抑制LPS的刺激作用有相反的量一效关系。同时芦荟大黄素对PMψ的[Ca2+]i动力学的调制,是其调节细胞释放TNF-α的信号传导通路中的重要环节。

大黄单蒽醌类单体的组合抑制脂多糖升高巨噬细胞[Ca^(2+)]_i的作用特征

利用细胞钙离子成像分析系统检测单细胞内自由钙离子浓度([Ca2+]i)的动态变化,来研究大黄单蒽醌类单体:大黄素(emodin)、大黄酸(rhein)、芦荟大黄素(aloe-emodin)和大黄素甲醚(physcion)的不同组合方式对细菌脂多糖(LPS)刺激的大鼠腹腔巨噬细胞(PMψ)[Ca2+]i的影响。结果显示:大黄酸分别与大黄素、大黄素甲醚或芦荟大黄素两药组合都显著抑制LPS刺激PMψ的[Ca2+]i升高,体现了药物的协同抑制作用,并进一步证实,其中大黄酸起着关键作用;而大黄素和芦荟大黄素组合对LPS的作用没有明显影响。大黄酸、大黄素和芦荟大黄素(或大黄素甲醚)三药组合更显著抑制了LPS刺激的[Ca2+]i升高,其效应均强于三药单独或两药组合对LPS的抑制作用,大黄酸的参与显著改变了大黄素和芦荟大黄素(或大黄素甲醚)组合对LPS刺激的[Ca2+]i的影响性质。四种大黄单蒽醌类单体组合能够完全消除LPS刺激的PMψ[Ca2+]i升高。以上结果表明:不同药物组合方式可以适应调节巨噬细胞免疫活性的不同需要,并提示,大黄酸可能通过抑制其他单体自身活化PMψ的机制,而在组合药物对LPS的抑制效应中起关键作...

T波交替的研究进展(综述)

T波交替(T-wave alternans,TWA)是指在心电图上,T波的幅度、形态的逐搏交替变化。作为一项新的无创心电检测方法,TWA已成为预测室性心律失常、心源性猝死等疾病的有效手段。TWA的产生机制研究表明,TWA与心率有关,提高心率时TWA就有可能发生。心率的变化,使心肌细胞的动作电位时程(APD)发生变化,进而引起复极交替,表现在心电图上则形成了TWA现象。恢复曲线模型是一种动力学模型,它将APD与心率的变化直接联系起来。

胶原性大鼠类风湿关节炎模型的建立及检测方法

目的和方法类风湿性关节炎(rheumatoid arthritis,RA)是一种自身免疫性疾病,发病原因不清,临床没有针对性强的治疗药物。建立RA动物模型是进行RA病理学、药物学研究的重要环节。目前RA的动物模型有多种,胶原性关节炎(collagen induced arthritis,CIA)动物模型的临床表现、病理组织学和免疫学等方面国外已进行了研究,其主要表现为多发性末端关节炎,关节局部红肿,其病理变化表现为增生性滑膜炎,关节软骨破坏,关节腔内有大量炎症细胞浸润,以及各种免疫指标的改变,这种特性和人类RA非常相似。因此,CIA模型是筛选和研究治疗或预防RA药物的理想模型。笔者以皮内注射Ⅱ型胶原完全弗氏佐剂法建立大鼠CIA模型,并通过对模型的关节病变的评分、大鼠体温测试、关节肿胀程度测试、大鼠关节抓力测试、一氧化氮的检测、过氧化脂的测试、病理检测和X线检测等技术,建立对模型的评价方法。

臭氧对胎牛血清氧化损伤的表面增强拉曼光谱

目的臭氧的强氧化性使之除广泛用于杀菌之外,还用于医疗。拉曼光谱由于其快速、简便、受水的干扰少,广泛用于生物样品研究,尤其是表面增强拉曼光谱的应用。臭氧用于医疗究竟有没有副作用,是否绝对安全,通过臭氧对胎牛血清(主要含血清白蛋白)作用以后,用表面增强拉曼光谱来检测。通过对实验结果的分析,阐明臭氧对蛋白质究竟有何影响,为臭氧用于医疗提供理论指导。

心电图T波交替检测的GUI设计

以Matlab6.5为工具,利用谱分析法和相关分析法来检测心电图TWA(TWaveAlternans,TWA),最终设计出心电图TWA检测的GUI(Graphical User Interfaces),使得TWA检测更为准确、便捷。

SEMA6C胞外域在293T细胞中的大量表达及其结构特性的研究

Sema6C是semaphorin蛋白超家族的成员之一,具有调节神经系统发生和发展的生理功能.Sema6C由胞外域、跨膜片段和胞内结构域组成.利用293T细胞表达了Sema6C的胞外域并研究了其结构特性.实验结果表明Sema6C可在293T细胞中大量表达,纯化出的该蛋白N-糖基化修饰,并具有导致背根神经节(DRG)生长冠萎缩的活性,其EC_(50)约为600 pmol/L.用分子筛层析色谱和不变性聚丙烯酰胺凝胶电泳研究该蛋白的结构特性,发现该蛋白在糖基化和去糖基化的状态下均具有稳定的结构和单一的分布形态,其相对分子量分别为190.2和168.8 kDa.此外,分析沉降平衡试验结果表明了该蛋白质形成二聚体.基于以上结果,对Sema6C胞外域的二聚体结构对其致萎缩活性的影响进行了讨论.

心电图T波交替检测的研究

T波交替(T wave altemans,TWA)是指心电图T波的幅度、形态逐搏交替变化。虽然TWA的产生机制及其与室性心律失常的关系尚无定论,但大量的研究表明,TWA与室性心律失常、室速、室颤、心源性猝死等有直接的密切联系。随着数字信号处理技术和计算机技术的迅速发展,微伏级的TWA已经可以被检出,并且精度越来越高。目前,作为一项新的无创心电检测方法,TWA已经可以作为预测室性心律失常、心源性猝死风险的指标。

HIV-1整合酶核心域分子动力学模拟(综述)

艾滋病(acquired immunodeficiency syndrome,AIDS)是人类历史上危害最深广、灾难最严重的传染病之一。早在1983年已确认人体免疫缺陷病毒human immunodeficiency virus,HIV)是AIDS的病原体。HIV属于逆转录病毒科,世界上主要有三种类型,即HIV-1、HIV-2、HIV-3,其中以HIV-1感染力最强。

蛋白质在黏性介质中的分子动力学研究

意义研究蛋白质结构及动力学因素,是探索蛋白质世界的简单而不可忽视的道路。对于其动力学的探究对了解蛋白质折叠、设计、结构分类、结构预测和序列复杂性简化等相关问题不可或缺,进而会促进人们更加清晰地了解生命活动的简单规则。另外,许多疾病也是由蛋白质受损引起。因此,蛋白质动力学性质的研究进展将对生物制药领域的药物开发和医学检验提供理论支持。

热和低渗刺激活化胞外Ca^(2+)内流机制升高大鼠滑膜细胞[Ca^(2+)]_i

类风湿关节炎是一种以关节滑膜炎为主要特征的慢性全身性自身免疫性疾病,其发病机制尚未清楚阐明.为了解病变关节的温度和渗透压改变对滑膜细胞病理过程的影响,本文研究了热、低渗透压和4α-PDD刺激大鼠关节炎模型的滑膜细胞诱发的[Ca2+]i变化特征和机制.结果发现,温度≥28℃、低渗透压和4α-PDD时可分别诱发[Ca2+]i跃变性升高,且随加热温度升高、渗透压降低和4α-PDD浓度增加[Ca2+]i升高的幅值增加;3种刺激效应间存在相互协同作用,且重复刺激都呈现脱敏现象.研究表明,热、低渗和4α-PDD刺激诱发的滑膜细胞[Ca2+]i升高依赖于胞外Ca2+内流,而不依赖于胞内Ca2+释放,且被钌红和Gd3+抑制.以上这些特征与已知的TRPV4通道诸多功能特性相符.结果提示,在大鼠关节炎滑膜细胞中,热和低渗刺激可能通过活化TRPV4功能样通道介导胞外Ca2+内流机制升高[Ca2+]i.